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與流體力學有關的現象范文1
【關鍵詞】工程流體力學 石油教學 學習 改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）12-0231-02
近幾年隨著后備儲量持續增長，我國的石油工業以前所未有的速度向前發展，這就要求石油工程技術人員必須掌握扎實先進的專業知識。石油工程專業有其自身濃郁的行業特點，其目標是培養能在石油工程領域從事油氣鉆井工程、采油工程、油藏工程、油氣儲運等方面人才。在油氣勘探開發儲存運輸過程中，存在廣泛而復雜的流體流動現象，所以工程流體力學一直以來都是石油工程專業的核心基礎課。
一、上好“緒論”課
“緒論”是教材的開篇之言，通常對全書有一個概括性的介紹。包括內容的設置、該學科的發展簡史、與相關學科的聯系和今后的發展方向及動態。在教學過程中，充分備課，形象生動地上好緒論課，使教師在后繼的教學工作中事半而功倍?？偨Y多年的實踐經驗，講好“緒論”可從以下幾個方面對教學產生積極的作用和影響：1.可激發學生的學習興趣和求知欲。知之者不如好之者，好之者不如樂知者，三個層次呈遞進狀態，樂學是最高層次的學習熱情，濃厚的興趣能推動學生獨立進行探索性的學習，而且在學習中主動克服困難，排除干擾；2.可促使學生在學習過程中將流體知識運用到專業課中，使知識融會貫通，有利于加深對專業知識的理解；3.可幫助學生了解學科的前沿動態，吸收最新知識，有利于學生對個人求學生涯的整體規劃，優化職業生涯。
二、定位教材，擴展內容
很多工科院校都開設了工程流體力學，針對不同的專業，流體力學的學習側重點肯定不一樣，那么對于石油工程專業而言，流體力學知識服務于鉆井、采油，偏重于工程運用，所以在講授過程中不必要求學生熟練掌握每一個公式的推導過程，只需了解就可以，更多講解與專業相關的實際運用，那么教材的選擇就很重要了。廣泛閱讀流體教材，選擇與專業最匹配的教材是首要任務。目前市面上有很多版本內容不同的教材，在定位教材后，難免教材在編排上不是盡善盡美，那么就要對選定教材的內容進行適當的擴展，可以加深加寬知識體系，更有利于激發學生的學習熱情。
三、講究課堂內教學方法和手段
自工作來，對于教學方法和手段進行了不斷的摸索完善，工程流體力學側重于應用流體力學的基本原理、理論與方法研究，解決工程實際問題。研究方法也遵循“實踐-理論-實踐”的基本規律。在實際教學過程中，發現學生最大的問題在于――不知道怎么學，不是學不會，而是沒有找到適合這門課的學習方法。所以需要教師講究課堂教學方法，采用合適的教學手段，讓學生不至于感到知識晦澀難懂，繼而失去學習興趣。例如：每次上課前提問回答上次課的學習重點內容，集中學生的注意力，在此同時給了學生收拾情緒的時間，以利于新課的講授；在上課過程中對于有散發性的問題，可以采用提問的方式調動學生主動思考，并給予一定的獎勵；如果章節內容相對簡單易懂，可以促使學生自己上臺講授，一方面激發學生自主學通學透，另一方面建立學生強大的自信心。
四、積極收集反饋信息
一方面在課間與學生主動溝通，了解學生的思想動態，拉近與學生的距離，才能最廣化地獲得反饋信息，師生關系。另一方面及時布置練習，既要起到鞏固的作用，又要充分發現學生的學習難點，然后有的放矢的解決難題。要想獲得預期的效果，教師在布置作業前必須精心研究習題內容，布置有代表性的習題，既不重復也不遺漏，然后盡快批改作業，在知識遺忘的截止時間前糾正錯誤，使學生形成正確的知識結構。
五、善用多媒體工具
隨著科技越來越發達，原本的板書形式慢慢遠離學生的視線，取而代之的是多媒體教學，在充分享受信息化的同時，要考慮學生的接受能力與接受程度。目前學生普遍反映多媒體教學雖然信息量大，但對于較大的信息量，學生難以全部接受，更容易形成抵觸心理。在充分征求學生的意見后，得到的結論是：善用多媒體工具――用于展示圖片、動畫和教學影像。
將板書與多媒體合理地結合在一起，板書用于基礎知識的學習，多媒體展示流體復雜的流動狀態與工程實際運用，便于學生的理解接受，最大化地保持學生的學習熱情。
六、重視實驗課
目前，學生中普遍存在重理論輕實踐的心理，做實驗敷衍了事，寫實驗報告只用粘貼復制就可以了，無論數據合理與否，應付交差就完事了，數據不正常也不思考，實屬本末倒置。流體力學是一門以實驗為基礎的力學分支，實驗探究不僅是教學的內容，更是培養學生科學素養的手段。加強實驗教學有利于激發學生學習興趣、有利于培養學生動手能力、有利于概念的構建、有利于模型的建立、有利于定律的導出、有利于結論的檢驗、有利于創新能力的培養。特別是流體力學中很多經驗公式，都是大量做實驗總結出來的，所以實驗是理論的源泉?，F在實驗課均是實驗教師演示給學生看，然后學生參照實驗指導書依葫蘆畫瓢做一遍，遇到問題依賴于教師，不主動思考，完全失去了做實驗的意義。
七、結論
工程流體力學是一門專業基礎課，對專業知識的學習有著至關重要的意義，對工程流體力學的教學思考是永無止境的，作為一線教師，要在工作中不斷摸索實踐，積累豐富的教學經驗，在教學中實踐改革，提高教學質量，使學習工程流體力學的過程充滿樂趣與動力。
參考文獻：
[1]李會芬.熱能動力類《工程流體力學》課程學習的幾點建議[J].廣西大學學報，2007，（10）.
[2]黃衛星，肖澤儀，伍勇，魏文韞.過程裝備專業工程流體力學課程的地位與教學要求[J].化工高等教育，2010，（1）.
與流體力學有關的現象范文2
關鍵詞 工程力學 環境科學 綜合應用
中圖分類號：X-019 文獻標識碼：A
1 工程力學與環境科學的學科交叉理論
工程力學是20世紀50年代末出現的。首先提出這一名稱并對這個學科做了開創性工作的是中國學者錢學森。
在20世紀50年代，出現了一些極端條件下的工程技術問題，所涉及的溫度高達幾千度到幾百萬度，壓力達幾萬到幾百萬大氣壓，應變率達百萬分之一～億分之一秒等。在這樣的條件下，介質和材料的性質很難用實驗方法來直接測定。為了減少耗時費錢的實驗工作，需要用微觀分析的方法闡明介質和材料的性質；在一些力學問題中，出現了特征尺度與微觀結構的特征尺度可比擬的情況，因而必須從微觀結構分析入手處理宏觀問題；出現一些遠離平衡態的力學問題，必須從微觀分析出發，以求了解耗散過程的高階項；由于對新材料的需求以及大批新型材料的出現，要求尋找一種從微觀理論出發合成具有特殊性能材料的“配方”或預見新型材料力學性能的計算方法。在這樣的背景條件下，促使了工程力學的建立。工程力學之所以出現，一方面是迫切要求能有一種有效地手段，預知介質和材料在極端條件下的性質及其隨狀態參量變化的規律；另一方面是近代科學的發展，特別是原子分子物理和統計力學的建立和發展，物質的微觀結構及其運動規律已經比較清楚，為從微觀狀態推算出宏觀特性提供了基礎和可能。
總的來說，工程力學具有現代工程與理論相結合的特點，有很大的知識面和靈活性，對國家現代化建設具有重大意義。
2工程力學理論在環境科學中的發展
2.1環境與力學的學科特點
工程力學雖然還處在萌芽階段，很不成熟，而且繼承有關老學科的地方較多，但作為力學的一個新分支，確有一些獨具的特點。工程力學著重于分析問題的機理，并借助建立理論模型來解決具體問題。只有在進行機理分析而感到資料不夠時，才求助于新的實驗。
工程力學注重從微觀到宏觀，以往的技術科學和絕大多數的基礎科學，都是或從宏觀到宏觀，或從宏觀到微觀，或從微觀到微觀，而工程力學則建立在近代物理和近代化學成就之上，運用這些成就，建立起物質宏觀性質的微觀理論，這也是工程力學建立的主導思想和根本目的。
雖然工程力學引用了近代物理和近代化學的許多結果，但它并不完全是統計物理或者物理化學的一個分支，因為無論是近代物理還是近代化學，都不能完全解決工程技術里所提出的各種具體問題。工程力學所面臨的問題往往要比基礎學科里所提出的問題復雜得多，它不能單靠簡單的推演方法或者只借助于某一單一學科的成就，而必須盡可能結合實驗和運用多學科的成果。
2.2研究內容和方向
工程力學主要研究平衡現象，如氣體、液體、固體的狀態方程，各種熱力學平衡性質和化學平衡的研究等。對于這類問題，工程力學主要借助統計力學的方法。
工程力學的研究工作，目前主要集中三個方面：高溫氣體性質，研究氣體在高溫下的熱力學平衡性質（包括狀態方程）、輸運性質、輻射性質以及與各種動力學過程有關的弛豫現象；稠密流體性質，主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學平衡性質（包括狀態方程）、輸運性質以及相變行為等；固體材料性質，利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強度以及本構關系等。
工程力學研究方向主要有：非線性力學與工程、工程穩定性分析及控制技術、應力與變形測量理論和破壞檢測技術、數值分析方法與工程應用、工程材料物理力學性質、工程動力學與爆破。
3工程力學理論在環境科學中的應用
3.1材料力學與環境
材料力學在生活中的應用十分廣泛。大到機械中的各種機器，建筑中的各個結構，小到生活中的塑料食品包裝，很小的日用品。各種物件都要符合它的強度、剛度、穩定性要求才能夠安全、正常工作，所以材料力學就顯得尤為重要。
利用材料力學中卸載與在加載規律得出冷作硬化現象，工程中常利用其原理以提高材料的承載能力，例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條，但冷作硬化使材料變硬、變脆，是加工發生困難，且易產生裂紋，這時應采用退火處理，部分或全部地材料的冷作硬化效應。
3.2固體力學與環境
自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關?，F代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水壩、原子反應堆以及日用家具，其結構設計都應用了固體力學的原理。
固體力學研究的內容既有彈性問題，又有塑性問題；既有線性問題，又有非線性問題。在固體力學的早期研究中，一般多假設物體是均勻連續介質，但近年來發展起來的復合材料力學和斷裂力學擴大了研究范圍，它們分別研究非均勻連續體和含有裂紋的非連續體。
固體力學的研究對象按照物體形狀可分為桿件、板殼、空間體、薄壁桿件四類。薄壁桿件是指長寬厚尺寸都不是同量級的固體物件。在飛行器、船舶和建筑等工程結構中都廣泛采用了薄壁桿件。
3.3流體力學與環境
流體力學中研究得最多的流體是水和空氣。它的主要基礎是牛頓運動定理和質量守恒定理，常常還要用到熱力學知識，有時還用到宏觀電動力學的基本定律、本構方程和高等數學、物理學、化學的基礎知識。
與流體力學有關的現象范文3
關鍵詞 工程力學 理論研究 發展現狀
中圖分類號：TB121 文獻標識碼：A
1緒論
工程力學是20世紀50年代末出現的。首先提出這一名稱并對這個學科做了開創性工作的是中國學者錢學森。
在20世紀50年代，出現了一些極端條件下的工程技術問題，所涉及的溫度高達幾千度到幾百萬度，壓力達幾萬到幾百萬大氣壓，應變率達百萬分之一～億分之一秒等。在這樣的條件下，介質和材料的性質很難用實驗方法來直接測定。為了減少耗時費錢的實驗工作，需要用微觀分析的方法闡明介質和材料的性質；在一些力學問題中，出現了特征尺度與微觀結構的特征尺度可比擬的情況，因而必須從微觀結構分析入手處理宏觀問題；出現一些遠離平衡態的力學問題，必須從微觀分析出發，以求了解耗散過程的高階項；由于對新材料的需求以及大批新型材料的出現，要求尋找一種從微觀理論出發合成具有特殊性能材料的“配方”或預見新型材料力學性能的計算方法。在這樣的背景條件下，促使了工程力學的建立。工程力學之所以出現，一方面是迫切要求能有一種有效地手段，預知介質和材料在極端條件下的性質及其隨狀態參量變化的規律；另一方面是近代科學的發展，特別是原子分子物理和統計力學的建立和發展，物質的微觀結構及其運動規律已經比較清楚，為從微觀狀態推算出宏觀特性提供了基礎和可能。
總的來說，工程力學具有現代工程與理論相結合的特點，有很大的知識面和靈活性，對國家現代化建設具有重大意義。
2工程力學的發展
2.1工程力學的特點
工程力學雖然還處在萌芽階段，很不成熟，而且繼承有關老學科的地方較多，但作為力學的一個新分支，確有一些獨具的特點。工程力學著重于分析問題的機理，并借助建立理論模型來解決具體問題。只有在進行機理分析而感到資料不夠時，才求助于新的實驗。
工程力學注重從微觀到宏觀，以往的技術科學和絕大多數的基礎科學，都是或從宏觀到宏觀，或從宏觀到微觀，或從微觀到微觀，而工程力學則建立在近代物理和近代化學成就之上，運用這些成就，建立起物質宏觀性質的微觀理論，這也是工程力學建立的主導思想和根本目的。
雖然工程力學引用了近代物理和近代化學的許多結果，但它并不完全是統計物理或者物理化學的一個分支，因為無論是近代物理還是近代化學，都不能完全解決工程技術里所提出的各種具體問題。工程力學所面臨的問題往往要比基礎學科里所提出的問題復雜得多，它不能單靠簡單的推演方法或者只借助于某一單一學科的成就，而必須盡可能結合實驗和運用多學科的成果。
2.2研究內容和方向
工程力學主要研究平衡現象，如氣體、液體、固體的狀態方程，各種熱力學平衡性質和化學平衡的研究等。對于這類問題，工程力學主要借助統計力學的方法。
工程力學的研究工作，目前主要集中三個方面：高溫氣體性質，研究氣體在高溫下的熱力學平衡性質（包括狀態方程）、輸運性質、輻射性質以及與各種動力學過程有關的弛豫現象；稠密流體性質，主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學平衡性質（包括狀態方程）、輸運性質以及相變行為等；固體材料性質，利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強度以及本構關系等。
工程力學研究方向主要有：非線性力學與工程、工程穩定性分析及控制技術、應力與變形測量理論和破壞檢測技術、數值分析方法與工程應用、工程材料物理力學性質、工程動力學與爆破。
3工程力學的應用
3.1材料力學
材料力學在生活中的應用十分廣泛。大到機械中的各種機器，建筑中的各個結構，小到生活中的塑料食品包裝，很小的日用品。各種物件都要符合它的強度、剛度、穩定性要求才能夠安全、正常工作，所以材料力學就顯得尤為重要。
生活中機械常用的連接件，如鉚釘、鍵、銷釘、螺栓等的變形屬于剪切變形，在設計時應主要考慮其剪切應力。汽車的傳動軸、轉向軸、水輪機的主軸等發生的變形屬于扭轉變形?；疖囕S、起重機大梁的變形均屬于彎曲變形。有些桿件在設計時必須同時考慮幾個方面的變形，如車床主軸工作時同時發生扭轉、彎曲及壓縮三種基本變形；鉆床立柱同時發生拉伸與彎曲兩種變形。
利用材料力學中卸載與在加載規律得出冷作硬化現象，工程中常利用其原理以提高材料的承載能力，例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條，但冷作硬化使材料變硬、變脆，是加工發生困難，且易產生裂紋，這時應采用退火處理，部分或全部地材料的冷作硬化效應。
3.2固體力學
自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關?，F代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水壩、原子反應堆以及日用家具，其結構設計都應用了固體力學的原理。
固體力學研究的內容既有彈性問題，又有塑性問題；既有線性問題，又有非線性問題。在固體力學的早期研究中，一般多假設物體是均勻連續介質，但近年來發展起來的復合材料力學和斷裂力學擴大了研究范圍，它們分別研究非均勻連續體和含有裂紋的非連續體。
與流體力學有關的現象范文4
(一)研究生對課程的學習興趣不濃厚
“一天一門課，一周一學期”，體現了當今中國大學研究生期末的一個典型場景。每學期的最后兩周各門考試密集展開。一部分平時混沌度日的研究生，不得不突擊學習以便應付考試，或者大段摘抄專業書籍和文獻以應付課程論文，巖體水力學課程教學也不例外。因此，研究生畢業后被指缺乏專業技能，缺乏競爭力，就不足為怪了。拋開學習態度不端正、學習目標不明確等主觀因素，造成此現象的一個關鍵原因，是教師沒能充分調動研究生對巖體水力學的學習興趣和熱情。研究生的學習環境自由寬松，這樣安排的初衷，是便于研究生將時間用在自己感興趣的領域，增長自身知識，激發研究潛能。如果研究生教育階段仍無法讓學生感受到學習興趣和樂趣，而是選擇了用強制力逼迫或者聽之任之的極端方式，這樣做的效果是很不理想的。
(二)研究生地質學基礎知識薄弱
受不同院校、不同行業的影響，研究生在本科階段的專業水平參差不齊，綜合運用已有知識學習新知識以及解決實際問題的能力相差很大。水利、采礦、地質、石油類院校的本科教學環節，對水文地質學、工程地質學和巖石力學等地質類課程普遍比較重視，這也成為了這類高校在巖體工程專業研究生培養上的有利條件。然而，目前國內具備巖土工程專業研究生招生資格的高校，是以土木工程類院校為主。土木類院校以建筑工程為行業背景，以工業和民用建筑為主體研究對象，對水文地質、工程地質和巖體力學等課程重視不夠是普遍存在的問題，甚至許多土木類高校本科階段不開設巖體力學課程或作為選修課，巖土工程專業研究生也沒有開設工程地質學課程。這導致大量的巖土工程專業研究生的地質學概念不清，嚴重影響他們對巖體水力學課程的學習質量，教師的教學效果和品質也受到很大的限制。
(三)學校實驗條件有限，課程的實踐教學環節嚴重不足
巖體水力學教學除了對理論講述環節要求高，對實踐性教學環節的要求也很高。室內實驗揭示巖石最基本和最普遍的水力學特性，在巖石水力學實踐性教學中至關重要。諸如軟化系數測定，孔隙率和滲透率測試，三軸應力條件下的滲透率變化測試等都是巖石水力學性質的基礎實驗。然而，大部分高校的現狀是實驗設備和實驗場地嚴重不足。如最基本的帶水滲或氣滲功能的電液伺服巖石三軸試驗機，國產的試驗機在國內高校裝備數量很有限，功能齊全的高精度進口試驗機更是鳳毛麟角?；驹O備都不齊全，大尺寸設備和實驗場地就更為缺乏了。這會使研究生對巖石水力學實驗的認識停留在字面理解上，很難真正掌握實驗原理及數據處理技術。
(四)教師專業素養和學術水平有限
具有較高的專業素養、學術水平、創新意識和能力的實踐教師隊伍是研究生創新人才培養的關鍵。由于巖體水力學課程較新，可選教材比傳統課程少。除了專門從事巖石水力學研究的專業人士之外，大部分承擔巖體水力學課程教學的任課教師都會遇到備課困難，知識點講解不清等問題，在課程內容廣度和深度的把握上也是拙襟見肘，很難達到研究生課程的教學效果和教學品質。
二、教學改革思路與措施
(一)激發研究生的專業興趣
巖體水力學牽涉的知識點眾多且繁雜，在教學過程中，教師因為想把各知識點的概念盡量羅列齊全，不發生遺漏，從而講授得過于理論化，使學生覺得聽課十分乏味。人天生有好奇心，學習新知識、探尋未知世界本是奇妙而富有樂趣的?？梢酝ㄟ^國家重點和大型巖石工程實例、國內外著名的工程災害事件的現場照片、統計數據等資料，最大程度地調動研究生對巖體水力學課程的好奇心和探索欲望，從而提高學習興趣。結合巖石遭地下水滲流破壞造成的重大工程失事實例，如意大利Vajont水庫左岸大滑坡、法國Mal-passet雙曲拱壩全壩潰壩、美國Teton土壩巖基段潰決［5］，以及英國Woodhead和Bilbery壩、美國Francis重力拱壩、意大利Gleno連拱壩、阿爾及利亞Gabra壩、西班牙EwgadeTera支墩壩、法國Bouzey壩等失穩破壞事故，借助統計分析資料(如國際大壩委員會)，從實例中強有力地體現巖體水力學性質對巖體強度和變形特性的巨大影響，突出研究的重要性。同時，讓研究生充分了解這些事故，改變了工程界對巖體結構穩定性的傳統認識，開辟了巖體水力學中眾多新興研究領域和方向，激發研究生的研究欲望，甚至可以培養研究生的科研責任感。
(二)完善研究生地質學基礎知識
為了彌補大部分研究生地質學基礎知識薄弱的問題，在充分調動學生的求知欲之后，強調巖體水力學是一門以工程地質學、水文地質學為地質學主線，以流體力學、地下水動力學為水力學主線，以材料力學、結構力學、彈塑性力學、巖體力學為力學主線的綜合學科。讓研究生深刻體會巖體水力學的多學科交叉融合特點。在課程講述過程中，若遇到與地質學有關的知識，要注重基礎，詳細講述，盡可能幫助研究生建立正確的水文地質學、工程地質學和巖體力學概念。如水文地質學中，溶穴、巖溶率、裂隙水和巖溶水、含水層和隔水層、隔水頂底板、貯水系數、滲流、層流和紊流、水流折射定律、溶濾作用;工程地質學中的巖漿巖、沉積巖、變質巖、斷層構造、水化作用、侵蝕作用、膨脹系數;巖體力學中的地下硐室、錨固與注漿、節理、充填與膠結、損傷與斷裂、水力劈裂等基本專業術語，均需要詳細講解。注意強調巖體的各種地質構造、天然缺陷、高度非線性、各向異性、多尺度特點及不確定性特征，以及裂隙巖體中非達西流現象、巖石結構的宏、細觀層次認識等難點問題，并且告知學生巖體水力學理論存在的問題。例如:對巖體中滲流描述，幾乎完全照搬土體滲流學，即孔隙介質滲流學的方法及經驗來解決，而裂隙巖體滲流還處在發展階段，對單裂隙滲流的研究和認識較為成熟，但對裂隙網絡情況以及非穩定滲流還有待深入探索。
(三)教學模式和方法改革，注重實驗和現場調
研等實踐內容和本科卓越工程師培養計劃的要求不同，研究生教學的核心并不僅僅是讓學生去掌握某一專業知識或某一種實驗方法，而是要讓學生學會發現問題和解決問題的思路、方法，培養研究生獲取知識和創新的能力。一方面，圍繞巖體水力學的基本概念、巖體滲流規律的地質分析、基礎力學理論和力學參數、巖體水力學的工程應用展開，結合巖體水力學的地質分析方法、室內外試驗方法、物理和數學模擬方法、系統綜合分析方法，以教師的專題介紹和研究生的學習匯報結合形式，加強和學生的互動，增加學術思想的碰撞，啟發和引導研究生深入理解科學問題。另一方面，除了為學生選擇合適的教材之外，還要給出相關參考書目，如《巖石水力學與工程》(張有天著)，《裂隙巖體水力學基礎》(朱珍德、郭海慶著)，《巖體水力學導論》(仵彥卿、張倬元著)，《高等巖石力學》(周維垣著)等，并且鼓勵學生廣泛閱讀學術期刊文章。開展理論和實踐的同步性教學改革。在巖體水力學課程的實踐環節中，帶領學生走進實驗室，針對具體的實驗儀器，講解設備構成，讓研究生親自動手全程完成實驗。貴重設備可能不宜人人使用，但可以請研究生全程觀摩實驗，并同專職實驗員或博士生深入討論和交流，鼓勵學生撰寫實驗心得。
采取物理實驗與數值實驗結合的教學模式，把基于計算機仿真技術的軟、硬件平臺應用于巖石水力學教學中，拓寬傳統實驗教學中的實驗對象，通過鼓勵、指導學生自發設計模型進行數值仿真分析，開拓學生視野，激發學生的思維能力和創造性，有利于學生理解和掌握教學內容，同時也可以促進教學人員科研能力的提高，還能在一定程度上彌補部分實驗設備缺乏的不足。此外，還可以采用現場實地調研的實踐性教學方式。廈門市地質和地理環境復雜多樣，雨季頻繁，構成了滑坡災害易發的基本條件。根據廈門的工程地質條件，選擇華僑大學附近的集美區后溪鎮(2007年被確定為廈門市14處重要地質災害地點之一)為調研場所，在由暴雨導致該地區邊坡滑坡的災害現場，講解水力耦合作用下巖土體的變形和破壞規律，幫助學生更形象地理解巖體水力學的水力耦合基本理論。當然，每一所高校，每一位教師的特點不同，必須根據本單位實際的軟硬件條件，確立課程教學改革的具體方式，而不是盲目借鑒其他重點院校的教學模式。巖體水力學課程專業性較強，建議在研究生第一學年的下學期開設。
(四)結合教師科研項目，提升教學品質
近幾年，華僑大學積極鼓勵教師進行科學研究。巖土工程專業教師組建巖土力學與地下工程科研創新團隊，承擔了國家自然科學基金“深部裂隙巖體HM耦合作用下的聲學特性及參數研究(批準號51109084)”、“卸荷作用下巖石滲透性與損傷協同演化規律及主被動式聲學表征(批準號51374112)”，以及多項省部級、地廳級科研項目。教師在科學研究過程中，查閱大量文獻資料，緊密跟蹤國際和國內的研究前沿，時刻關注巖石水力學發展和最新的學術成果。通過不斷努力，比較準確地把握到學術研究的發展方向，掌握了巖體水力學研究的一些新的實驗和理論分析技術，對水力耦合作用下巖石的強度、變形、損傷破裂和滲透性演化特性，以及卸荷條件下巖石滲透性與損傷協同演化的宏細觀表征等方面有了一定突破性認識，獲得了巖體水力學的新知識，教師自身的綜合素質也得到了一定提高。將科研體會和成果融入教學中，進一步提高教學的理論起點，深化教學內容，能夠讓課程教學跟上巖體水力學學科最新進展。例如:結合筆者所在科研創新團隊近期開展的滲透壓–應力耦合作用下的巖石滲透率與變形關聯性三軸試驗研究，以物理實驗為基礎，讓研究生借助高性能計算機，利用PFC2D顆粒流分析軟件，建立符合室內砂巖滲透壓–應力作用三軸試驗的數值模型，定義流體域和流固耦合的控制方程，模擬巖石在不同圍壓和滲透壓組合條件下三軸壓縮試驗。圖1為不同時步試樣孔隙壓力分布情況，圖2為微裂紋分布模擬和試驗破壞結構照片，圖3為不同滲透壓下巖石滲透率云圖。結合物理實驗和數值仿真結果，和研究生一起討論荷載和孔隙水壓力共同作用下，巖石的宏觀變形發展、細觀裂紋發育、剪切帶內外應力狀態、孔隙率特征、滲透率演化特性等。
三、結語
與流體力學有關的現象范文5
關鍵詞：化學工程技術；化學生產；應用
中圖分類號：C35 文獻標識碼： A
引言
近幾年，由于我國科學技術水平的進步，自動化技術的應用在各行各業中逐步擴散起來，比如化學工程技術在化學生產中的應用也逐漸受到人們的關注，化學工程行業關系著人們的日常生活，影響著其他行業的發展，所以對在化學生產過程中的應用進行研究探析，是十分有必要的實時話題。
化學工程是一門將一系列化學有關的知識進行深研究的化學或物理過程的知識學科，它還包括對原有化學設備進行改革，以化學思想為基礎將理論和實際工程知識糅合。具體工作可包括研發新產品、設計、模擬、操作實驗來強化裝備等硬件設施?；瘜W工程領域包括范圍廣泛，其中有機化學、無機化學、石油化工等領域，因此化學工程是國民經濟建設從而推動社會進步重要的工程領域。目前化學工程技術的發展方向是逐漸趨向連續化、集約化、自動化、高效化和自動化、精密化。由于化學工程技術被廣泛運用到生活領域所以對其的研究是十分有必要的。
一、化學工程技術的概述
化學工程技術主要研究化學生產過程中產品的研究開發，同時也需要設計和管理反應裝置，因此它是一門集合理論和實際操作的綜合性技術。在化學生產中運用化學工程生產技術，可以顯著提高生產效率，縮短生產時間，同時還可以大幅提高產品的質量，減少成本和原材料的消耗，對于產品的開發以及技術的改進都具有非常重要的作用。
近幾年我國的科學水平不斷進步，化學工程技術越來越來越廣泛地被應用在化學生產中。化學生產關系著全社會對化工產品的需求，也影響著我國其他產業的生產發展?；瘜W工程技術在化學生產中的應用十分必要，對于維持人們的正常生活和社會的穩定都有重要作用，因此，其應用也越來越受到人們的重視[1]。
二、化工生產的分析
第三產業主要包括，一些機械行業，化工行業，煤炭行業等。所謂的化工行業，成為第三產業的重要組成部分。化工行業有效促進中國農業產業化的快速發展，進一步的滿足人民群眾的生產和生活的需求?；瘜W肥料有效的保障了國內的農業發展，化學肥料是目前中國農業應用中較廣生產資料。然而，化學肥料的生產會造成較大污染程度廢水的排放，而泥土與化學肥料在接觸中也不可避免地產生化學廢物，化學肥料已成為在本質上的污染來源之一。從中國目前的化工生產裝置的分析，一般都以環境為代價進行化工生產。具體分析如下，化學工業在中國的發展程度并不算高，這一現象主要體現在生產效率上，這就使得化學生產有著顯著的缺點。
三、化學工程技術在化學生產中的應用探究
1、綠色化學反應技術
環境問題在當今社會的發展中顯得尤為重要，而綠色化學就是指不會污染環境的，甚至在某一方面可以起到保護環境作用的一門化學技術[3]。這種技術主要采用化學方法和技術來減少甚至消除潛在的污染源，比如那些有礙社會安全、損害人類健康、影響生態環境的原材料都可以通過這種技術加以治理或改善，從而減少對環境的污染以致達到保護環境的目的。而且，綠色化學技術可以將污染從源頭上就加以消除和治理，因此，對環境治理可以非常徹底。此外，有些綠色化學技術還可以生產出對環境有利的材料，實現資源的回收再利用等，對于保護環境具有重要意義。
2、超臨界的化學反應技術
所謂的超臨界反應是指反應過程中的溫度和壓力都處在臨界點之上，這樣的狀態往往是介于液體和氣體之間。而超臨界流體就是指具有液體和氣體雙重性質的物質。這種超臨界流體的應用十分廣泛，在生物化工、化學工業、醫藥工業以及食品工業等表現出巨大的研究價值，具有十分光明的發展前景。雖然目前我國的超臨界化學技術已經取得了巨大的進步，但近年來這一技術的探究和發展階段仍處于初級階段，待進一步深入研究。
3、新分離技術
在化工生產中，傳統的分離技術是利用沸點的不同，使不同的組分從分離塔中先后被分離出來。隨著科學水平的進步，分離技術也在不斷地更新和改進，但是仍然存在很多不足的地方。而信息技術的發展，給分離技術帶來了一個嶄新的局面，人們將信息技術引進到分離技術的開發研究中，取得了非常明顯的進步。比如在熱力學的傳遞性質和多相流的研究過程中，就是引入信息技術，并使之發揮功效，進而達到分離的目的，此方法已經成為成熟的分離技術。再如分子模擬可以提高預測平衡性質的水平，進而加速分離分子，可以用于開發新型的高效分離劑。因此，信息技術的引入對于深入和促進分離技術的深入具有重要作用，并且還能顯著提高工作效率[4]。
四、傳熱過程新的研究發展方向
1、傳熱學中細微尺度的研究進展
細微尺度是指從時間尺度和空間尺度兩方面進行更細微的研究的熱學范疇，如今它在熱學中已經形成了一個獨立的分支，并且具有十分廣闊的發展前景。當一個物體的尺寸遠大于其載體的時候，這樣的情況會存在，但是由于尺寸的更加細微，原來的假設影響因素也會發生相應變化。目前納米技術的成功就是細微尺寸研究領域一個典型的代表。很多領域都是圍繞傳熱學中的細微尺度技術進行研究的，近年來取得了高集成電路、多空介質流等新成果，產生了巨大的經濟效益。
2、傳熱設備的研究
近些年來，利用翹片來強化傳熱的研究已經越來越被重視。管外的翹片強化傳熱原理包括有前緣效應和非穩定性擾動以及減薄邊界層等幾種。將來對此的研究應廣泛集中在將分布參數和場地模擬相結合，從而來優化傳熱裝置結構的參數，實現管翹式的傳熱設計。
3、與計算機技術的相結合
計算機技術的不斷進步使得化學中大量的技術問題能夠得到有效的解決。同時節約了大量的人力物力財力，也增加了數據和相關機械的精密度。計算機的主要貢獻表現在計算流體力學、數值傳熱力學、采用計算機技術進行統計、計算有利于將數據更直觀的表現出來，表現形式更加多樣化，能夠有效分析大量實驗數據[5]。
五、化學工程學科未來的發展動態
科學的進步使得大量新的技術和產品能源不斷涌現，并且在先進技術的引導下得到了廣泛的應用，這就給化學工程的研究提出了新的問題，那就是如何為新的產業的形成和發展提供良好的服務并不斷地形成新的完整的理論?；瘜W工程的發展就此將進入一個新的發展階段。化學工程學科肩負著解決能源、資源、農業生產、環境、材料等方面重大發展問題的重任，同時受生物技術、納米技術、空間技術、信息技術等新興學科飛速發展的影響[6]，化學工程學科范疇、內涵和學科方法論正處在快速更新和發展中，其發展趨勢可以簡述為在學科研究的方法上更多的注重學科的交叉，更多的研究材料其中包含信息和化學、生物與化學、能源與化學、環境與化學相結合的工程學科，這些都為化學工程的發展提出了新的發展方向和研究課題，更為化學工業的發展做了良好的鋪墊。
六、結束語
化學工程技術是一門主要研究化工生產過程中研究和開發以及過程裝置的設計、制造和管理的綜合性技術?；瘜W工程技術在化學生產中具有非常重要的作用，其應用大大提高了生產效率，節約了能源和原材料，而且還提高了產品的質量?；ぜ夹g與其他學科的交叉應用更可以滿足當前經濟環境下的各種需求，同時更好地適應社會的發展規律，為滿足人們的日常需求和社會穩定作出了重大貢獻。
參考文獻
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與流體力學有關的現象范文6
關鍵詞：科學分類歷史沿革分類標準
Abstract：Theimplications,meaningsandhistoryoftheclassificationoftheSciencesminutelyarediscussed.RepresentativeexamplesoftheclassificationoftheSciencesatancientandmodernandinChineseandforeignareenumerated.Onthebasisofsynthesizingadvantagesofvariousclassifications,thenewviewstotheclassificationofthesciencesarebroughtup.
KeyWord：theclassificationofthesciences,historyoftheclassificationoftheSciences,StandardsoftheclassificationoftheSciences
科學分類就是依據某些帶有客觀性的根據和主觀性的原則，劃分科學的各個分支學科，確定這些學科的研究對象、內容和轄域，明確它們在科學中的位置和地位，揭示它們之間錯綜復雜的聯系，從而達到宏觀把握科學的總體結構、微觀領悟學科的前后關聯之目的?？茖W分類作為科學王國的地圖，無論在理論上還是在實踐上，都具有不容忽視和不可小視的意義。在理論上，它對于認識科學的總體畫面、洞悉科學的構成框架、明晰科學內在關聯、把握科學的研究范圍、預測科學發展的趨勢，估價技術的原創基點，是絕對不可或缺的。在實踐上，它對于科學部門的設立、科學規劃的編制、科學政策的制訂、科學資源的配置、科學研究的管理、科學信息的收集、科學教育的實施、科學傳播的開展，均具有舉足輕重的作用?？茖W分類無論對于從事科學研究的科學家，還是對于想要學習和熟悉科學的非科學家，都是大有裨益的。任鴻雋在談到科學分類時說：科學知識的進化，是把知識來做縱的解剖；科學知識的分類，是把知識來做橫的解剖?？茖W分類“不但使科學的地位愈加明了，并且科學的范圍，也可以大概呈露了?！?/p>
要恰當地進行科學分類，并不是唾手可得的事情。皮爾遜揭示出一個原因是，任何個別科學家都不可能真正地衡量每一個孤立的科學分支的重要性，也無法洞察它與整個人類知識的關系?？墒牵挥袑Ρ舜说念I域具有鑒賞力、對他自己的學問分支具有透徹知識的科學家群體，才能達到恰當的分類。在現時代，這種知識日益分化和個體科學家無力把握整個科學概貌的狀況，變得更加嚴峻了。薛定諤對此洞若觀火：
一百多年來，知識的各種分支在廣度和深度上的擴展使我們陷入了一種奇異的兩難境地。我們清楚地感到，一方面我們現在還只是剛剛開始在獲得某些可靠的資料，試圖把所有已知的知識綜合成為一個統一的整體；可是，另一方面，一個人想要駕御一個狹小的專門領域再多一點的知識，也已經是幾乎不可能的了。
另一個原因是，科學分類必須在科學發展得比較發達之時才能方便地進行，這時各個知識領域已經相對成熟，各個知識部門已經開始自然分化，并形成群科林立的態勢，于是觀察和分析它們之間的區別與聯系，就顯得比較容易一些。在此之前，在科學的孕育時期和童年時期，知識的數量和類別嚴重匱乏，要進行恰當的科學分類，的確是一件相當困難的事情。
盡管如此，人類的智力好奇心和實際的需要，還是誘使或催促人們對科學分類樂此不疲，從古代一直延續到今天。在敘述科學分類的歷史沿革時，人們大都按照歷史紀年的大框架古代、中世紀、近代、現代來劃分；也有按分類特征來劃分歷史階段的：第一階段是圓心式的神學之知識分類（亞里士多德、圣維克托隱修院的于格），第二階段是樹枝式的哲學之知識分類（培根、笛卡兒、沃爾夫），第三階段是階梯式的科學之知識分類（柯爾律治、邊沁、惠威爾、孔德、斯賓塞、皮爾遜、湯姆森、克羅伯），第四階段是文化學之知識分類（馮特、文德爾班、李凱爾特、克羅齊）。當然，也有以有代表性人物的科學分類思想和圖式來鋪陳的。在我們下面的鋪敘中，各種因素可能兼而有之。
早在古希臘時代，柏拉圖的認識論就表明有三種知識，即感官知覺、意見和真正的知識或廣義的科學。感官知覺不能揭示事物的真像，只能顯露現象。意見有真偽，僅僅是意見，毫無價值。它不是知識，而是建立在信念和感情之上的。它不知道自己是真是假，找不出為自己辯解的理由。真正的知識以理性為基礎，這種知識知道自己是知識，即能確證自己為真的知識。我們必須從感官知覺和意見前進，達到真正的知識。柏拉圖創造了一個包羅萬象的哲學體系。雖然他沒有明顯地把哲學分成邏輯學、形而上學（物理學）和倫理學（實用哲學，包括政治學），但是在著作中運用了這種劃分法。亞里士多德認為，真正的知識不在于僅僅熟悉事實，而且在于認識它們的理由、原因或根據，認識它們必然如此的情況。哲學或廣義的科學，包括一切經過理性思考的知識，其中有數學和各專門科學。研究事物根本的或初始的原因的科學或哲學，他稱之為第一哲學，我們叫形而上學。形而上學研究本然的存在，各種科學研究存在的某些部分或方面。例如物理學研究存在中的物質和運動。其他部分的科學和哲學取名為第二哲學。他還進而區分理論科學（數學、物理學和形而上學）、應用科學（倫理學和政治學）以及創制的科學或技藝（有關機械生產和藝術創作的知識）。他又把這些科學分成物理學（物理學、天文學和生物學等）、形而上學和應用哲學，如果加上邏輯學，那就是柏拉圖的一般分類：邏輯學、形而上學和倫理學。
自亞里士多德之后，特別是在中世紀的千余年間，宗教一統天下，其間科學分類標準基本上沒有什么變化。中世紀的經院哲學家把知識分為自然知識和啟示知識兩種，哲學屬于自然知識，神學屬于啟示知識，與亞里士多德沒有什么兩樣。在1141年，法國圣維克托隱修院的于格（HugoofSt.Victor）的分類才在原有的基礎上有諸多細節的增加。例如在應用的一項之下列舉了工藝和邏輯：工藝包括紡織、縫紉、建造、航運、農業、漁獵、醫藥、游藝等，邏輯包括演說、文法、方言、修辭。不過，于格仍然擺脫不了亞里士多德的主張，依舊以神學為歸宿。羅吉爾•培根雖然沒有系統地發表過科學分類的見解，但是他在《大著作》中列舉了五種重要的學問：語言學、數學、透視學或光學、實驗科學、道德哲學。這位身處中世紀后期的思想先行者所列舉的學問，已經超出當時的學術范圍了。
弗蘭西斯•培根是名副其實的近代科學思想的先驅，他在《論學術的尊嚴和進展》、《智力球描述》中，對科學進行了分類。按照培根的觀點，人的學術起源于理解力的三種官能——記憶、想像和理性。他以此為基礎開始了他對知識的分析和分類。記憶對應歷史，而歷史包括公民史和自然史，二者之下進而各有細分。想像對應詩，詩分為敘事的或史詩的、戲劇的、比喻的。理性對應哲學或科學，其下一分為二：自然哲學和神性（啟示）。在自然哲學名目之下有人、自然和上帝三項。第一項人之下又細分為公民哲學（權利的標準）、人性哲學（人類學）。第二項自然之下又細分為思辨的自然和操作的自然，前者包括物理學（質料和第二因）和形而上學（形式和第一因），后者包括力學和純化的魔法。第三項上帝包括自然神學、天使和精靈的本性。培根的分類沒有在知識的素材和知識本身之間、實在的東西和觀念的東西之間、或在現象的世界和非實在的形而上學思維的產物之間劃出明確的區分，而且學科用語中有中世紀神學的殘跡和經院哲學的弊病，因而從近代科學的立場來看是有缺陷的。但是，培根指出：“知識的劃分不像以一個角度相交的幾條線，而更像在一個樹干上交叉的樹枝。”這個觀念對培根和斯賓塞來說是共同的，即科學源于一個根，它與孔德的觀點針鋒相對，孔德是按系列或階梯排列科學的。
在17世紀的近代科學革命以及18世紀的法國啟蒙運動時期，牛頓力學已經牢固確立，并衍生出剛體力學、流體力學、解析力學、天體力學等力學分支，熱、電、磁、光等現象的研究也初露端倪，動物學、植物學、生理學的發展方興未艾。在這種情勢下，
一些科學分類的方案陸續出臺：神學君臨一切學科的格局已被打破，神學色彩逐漸淡出人們的視野；哲學包容全部學科的傳統觀念也日漸式微乃至悄悄退隱；經驗性的和應用性的學科紛紛出現在科學分類表中。
例如，笛卡兒把一切精密的知識都包括在他的哲學體系之中。在他看來，哲學有三大部門：一是無形世界的形而上學，二是有形世界的物理學，三是知識應用的應用學。伽桑狄把科學分為邏輯學、物理學和倫理學?；舨妓乖噲D把主觀原理和客觀原理結合起來進行分類。他認為數學方法是普遍應用的方法，把幾何學擺在演繹科學的首位，把物理學擺在歸納科學的首位。他擬訂了科學的配置原理：從抽象到具體，從事物的量的確定性到它的質的確定性，又引向量的確定性。洛克把科學分為物理學、實踐和邏輯學。拉美特利做了形而上學的劃分，他把自然界分為三界（礦物界、植物界、動物界），并有與之對應的科學。法國百科全書派（狄德羅、達朗伯）接受了弗蘭西斯•培根的記憶、想像和理性三分原則，但是在細節上有所豐富。比如，理性部分冠以哲學，哲學之下分為一般形而上學（本體論）、神的知識、人的知識、自然的知識四個門類。其中，自然的知識下轄物體的形而上學、數學和物理學（自然哲學）。數學下轄純粹數學、應用數學和物理數學：純粹數學下轄算術學、幾何學；應用數學下轄力學、幾何天文學；物理數學下轄光學、聲學、氣體力學。物理學下轄廣義物理學和狹義物理學，其下又各有所轄。沃爾夫（C.Wolff）將知識分為歷史的（經驗科學）、哲學的（理性科學）和數學的（形式的）三種：歷史敘述正確的事實，哲學研究事物的原因，數學規定事物的數量關系。其中，哲學又細分為狹義哲學（自然神學、心理學、物理學），規范科學（倫理學、心理應用哲學、物理應用哲學）、本體論（決定各物共同性質的科學）。
在19世紀這個科學世紀，超越經典力學的熱學、電磁學、光學等經典物理學分支已經成熟，并且出現了數學化和形式化的熱力學、統計物理學和電動力學，化學、生物學、地質學、心理學等學科也取得了長足的發展，弗蘭西斯•培根等人的分類越來越不適應科學的現狀，于是新的真正的科學分類紛紛登臺亮相。英國詩人和思想家柯爾律治（S.T.Coleridge）把科學分為純粹科學、混合科學、應用科學、復雜科學四大部門：純粹科學屬于形式的有文法學、邏輯學、修辭學、數學，屬于實在的有形而上學、倫理學、神學；混合科學包括機械學、水力學、氣壓學、天文學；應用科學包括實驗哲學、熱學、電磁學、光學、化學、音樂學、氣象學、測量學、美術學；復雜科學包括歷史、地理、辭典學等。這個分類雖然忽視了科學的客觀標準，顯得有些雜亂無章，但是它卻給后來的分類開辟了一條門徑。英國哲學家邊沁和法國科學家安培把科學分為物質科學和精神科學兩大類。在他們的物質科學里，列入了天文學、地質學、物理學、化學、生物學等；在精神科學里，列入了歷史學、語言學、法律學、經濟學等。這種分類法，有兩個值得注意之點：一是把科學研究的對象作為分類的標準，二是把科學的范圍推廣到歷史、語言等學問上去了?；萃柤橙×伺喔男睦砉倌軜藴屎偷芽▋旱臄祵W乃科學之基礎的思想營養，將科學分為七種，從前一種進至后一種，必須在前者再加上物質的或心理的能力，才能成為新的科學。例如，數學是研究時間和空間數量的，數學加上勢力、運動則有機械學，機械學加上化合力則有化學，化學加上生命則有生物學，生物學加上感情、意志則有心理學，心理學加上歷史的原因則有歷史學，歷史學加上時間、空間則有神學。這種分類的特點是，注意到各學科之間的相互關系，富有獨創性，盡管條理還不甚明晰。
也許從孔德開始，科學分類已經開始具有某種現代氣息?？椎抡J為，一切科學的基礎是經驗，所有的神學和形而上學假設對科學毫無貢獻，必須予以拋棄，而通向真理的惟一道路是科學。在他看來，有六種基礎科學，即數學、天文學、物理學、化學、生物學、社會學，在第七種或最后的道德科學中達到頂點。在這個科學“等級制度”或階梯中，后一門科學依次從屬于前一門。這些科學實際存在相互依賴性，以致要清楚地理解一門科學，就必然需要先前的其他幾門科學的研究?？椎碌牡燃壷贫确诸惷黠@地和他的實證主義的政治體系相符，僅有純粹空洞的圖式。
斯賓塞拒絕實證論的等級制度的階梯排列，而重返培根從共同的根展開的樹枝狀的科學概念。他把知識分為兩個主枝：處理現象在其下為我們所知的形式的科學和處理現象的題材的科學，即抽象科學和具體科學。抽象科學囊括邏輯和數學，或處理我們知覺事物的模式的科學。具體科學處理我們在這些模式下知覺的感覺印象群和存儲的感官印記。他進而把處理現象本身的具體科學又細分為抽象具體科學和具體科學：前者“在其要素上”處理現象，后者“在其全體上”處理現象。這導致他把天文學與生物學和社會學結合起來，而不是與它的親族力學和物理學相關聯。這樣的分類可能適合形式邏輯的詞語區分，但是并不適合于指導讀者閱讀或使專家受到啟發。他的第三群具體科學再次按照所謂的“力的重新分配”原理加以細分?？墒牵@個原理在物理學中沒有真實的基礎，因此不能形成分類具體科學的起點。對于斯賓塞的分類，皮爾遜的總評價是：
該結果充其量將是有啟發性的，但是作為一個完備的和一致的體系，它必定或多或少是一個失敗。但是，從斯賓塞的分類中可以學到許多東西，因為他把培根的“樹”系統與孔德從知識領域排除神學和形而上學的做法結合起來。尤其是在抽象科學和具體科學的原始劃分中，它給我們提供了出色的起點。
德國生理學家和心理學家馮特把科學分為形式科學和實在科學，數學屬于前者，其他科學屬于后者。根據研究對象的不同，實在科學又被分為自然科學和精神科學。自然科學是把經驗現象的內容從認識主體中分離出來，作為間接性現象來研究的科學；精神科學則把認識主體的經驗作為直接的研究對象。這兩大類科學又根據各自學問的性質分為現象性、發生性、系統性：所謂現象性是研究并說明自然以及精神現象的作用，所謂系統性是將全部顯現的自然現象和人為諸現象加以系統性記載整理，所謂發生性介于現象和系統之間，是研究自然以及精神性成果的發展。自然科學的現象性中包括物理學、化學、生物學，發生性中包括地質學、生物發生學，系統性中包括記錄天文學、地理學、礦物學、系統動物學。精神科學的現象性中包括心理學、社會學，發生性中包括歷史學，系統性中包括法律學、經濟學。李凱爾特不同意精神科學的提法，而用文化科學取而代之：“根據文化對象的特殊意義把科學劃分為自然科學和文化科學，這可以使專門研究者由此分為兩個集團的那種興趣的對立得以最明顯地標示出來。因此，在我看來，自然科學和文化科學的區分適合于代替通常的自然科學和精神科學的劃分?！?/p>
皮爾遜對科學分類素有思考和研究，并在其經典科學哲學名著《科學的規范》最后一章“科學的分類”中專門做了論述。他考察了歷史上三位著名哲學家弗蘭西斯•培根、孔德和斯賓塞的分類并附帶加以評論，同時闡述了自己的分類圖式。皮爾遜汲取了培根的樹枝狀圖式、孔德的科學相互依存的長處，采納了斯賓塞的抽象科學和具體科學的區分，在前人的基礎上提出了自己的科學分類體系。在皮爾遜看來，科學不僅僅是事實的范疇，而且是用來簡潔概述我們對于那些事實的經驗的概念模式。因此，要求進入實際分類的科學分支，實際上僅僅是處于形成中的科學，他們與其說符合完備的概念模型，還不如說符合分類范疇。于是，它們的終極范疇不能是絕對固定的。在或多或少還原為完備的概念模型的那些物理科學和依然處在分類范疇狀態的那些物理科學之間的區分，可用所謂的精密科學（前者）和描述科學（后者）來表達。由此可見，無論何時我們開始細分科學的主要分支，邊界僅僅是實際的而非邏輯的。在細分中被分類的細目與這些邊界交叉和再交叉；雖然在下面的分類中大多數科學僅進入一個位置，但是它們往往同時屬于兩個或更多的部門。所有分類圖式都具有經驗的和嘗試的特征，因為科學是連續成長的。
皮爾遜這位以感覺印象為基石的感覺論者，按照知覺（感覺印象）在科學中區分了兩個群。前一個群處理知覺官能在其下辨別客體的模式的概念等價物，這是抽象科學。后一個群處理我們用來描述知覺內容的概念，這是具體科學。具體科學依據處理無機現象還是有機現象，又分為物理科學和生物科學。于是，他把整個科學劃分為三大塊：研究知覺模式的抽象科學，研究無機現象的知覺內容的物理科學，研究有機現象的知覺內容的生物科學。
在抽象科學中，皮爾遜又按照分辨的一般關系與空間和時間獨有的關系一分為二。分辨的一般關系有定性的和定量的關系之分：定性的關系包括邏輯學、拼字學（orthology即發明術語），定量的關系包括分立的量即算術、代數、測量、誤差、概率、統計理論等和量的變化即函數理論、微分學、積分學等?？臻g和時間獨有的關系又分為空間用定域分辨和時間用序列分辨：前者又包括定性的（位置）即描述幾何學，定量的（大?。┘炊攘繋缀螌W、三角學、測量法等；后者亦包括定性的即觀察和描述理論（與邏輯無關），定量的即脅變理論（大小和形狀的變化）和運動學（位置的變化）。不難看出，
抽象科學囊括了通常歸類為邏輯和純粹數學的一切。在這些分支中，我們處理分辨的概念模式；由于所形成的概念一般而言是嚴格定義的，并且擺脫了知覺內容的無限復雜性，因此我們能夠以極大的精確性推理，以致這些科學的結果對于所有落在它們的定義和公理之下的東西都是絕對有效的。為此緣故，抽象科學的分支往往被說成是精密科學。
物理科學二分為已還原為理想運動的精密的物理科學和還未還原為理想運動的概要的物理科學。精密的物理科學下列四大部門：團塊物理學包括力學、行星理論、月球理論等；分子物理學包括彈性、塑性、內聚性、聲音、晶體學、地球外形、流體力學、空氣動力學、潮汐理論、氣體運動論等；原子物理學包括理論化學、光譜分析、太陽物理學和恒星物理學等；以太物理學包括與分子無關的輻射理論（光、熱、電磁波）和與分子有關的光、熱、電磁（與分子結構有關）——例如彌散、吸收、傳輸、傳導等。概要的物理科學有星云理論、行星體系演化、地球的無機演化、地質學、地理學（有時稱物理地理學）、氣象學、礦物學、化學等。
生物科學是概要的而非精密的，它按照空間（定域）和時間（成長或變化）一分為二。在空間方面，有生命形式的地理分布（生物分布學）、習性與地點和氣候的關系（生態學）、自然史（在古老的意義上）。在時間方面，亦一分為二：非再發生狀態的歷史學、發生狀態的生物學有植物的生物學即植物學和動物的生物學即動物學。在歷史學中，再分為一般的物種進化和特殊的物種進化；前者包括生命起源（種系發生、古生物學等），物種起源，自然選擇和性選擇理論等；后者包括體格（頭蓋學、人類學等），心理官能（語言史、語言學、哲學史、科學史、文學史、藝術史等），社會建制（考古學、民俗學、習慣史、婚姻史、所有權史、宗教史、國家史、法律史等）。在生物學中，一有描述各類生命的形式和結構的形態學、組織構造學、解剖學等；二有專門處理成長和繁殖的胚胎學、性理論、遺傳理論等；三有涉及生命的功能和行為的學科：從物理學的角度處理功能和行為的生理學，從心理的角度處理功能和行為的心理學。在心理學中，廣義心理學包括本能理論、意識的起源等，狹義的人的心理學包括屬于個體的心靈研究、思維心理學等，屬于群體的社會學即道德、政治、政治經濟學、法理學等。
頗有新意的是，皮爾遜還指出，他的科學三大塊分類并非彼此互不溝通。正如應用數學把抽象科學與具體科學聯系起來一樣，生物物理學——處理無機現象的定律或物理學對于有機形式發展的應用——也把物理科學和生物科學聯系起來。談到自己的分類圖式，皮爾遜“自稱沒有邏輯的精密性，而僅僅是嘗試表明各種科學分支如何與基本的科學概念關聯起來的粗略輪廓”，并表明他“在培根、孔德和斯賓塞失敗的地方必然不可能成功”。然而，由于皮爾遜是位學識淵博的百科全書式的的哲人科學家，最有能力從事科學分類工作，因此他的工作在當時科學發展的狀況下還是有現實意義的，至今仍有恒久的學術價值和一定的啟發意義。
皮爾遜的科學分類是于1891年在倫敦格雷欣學院所做的講演中和盤托出的，次年在《科學的規范》一書中發表。這是19世紀末的事。進入20世紀不久，湯姆森（J.A.Thomson）和奧斯特瓦爾德也就科學分類提出了自己的方案。湯姆森的科學分類大體沿用了皮爾遜的分類思想，但是卻凸顯了各學科的地位和關系。他的抽象科學包括形而上學、邏輯學、統計學、數學。他的具體科學則包括普通科學、特殊科學、聯合科學和應用科學。在普通科學中，又細分為社會學、心理學、生物學、物理學和化學。在特殊科學中，對應于社會學的有人類學、各種社會組織之研究等；對應于心理學的有美學、語言學、心理-物理學等；對應于生物學的有動物學、植物學、原生學等；對應于物理學的有天文學、測地學、氣象學等；對應于化學的有光譜學、立體化學、礦物學等。在聯合科學中，有人類的歷史、人種學、生物通史、地球通史、地質學、地理學、海洋學、太陽系通史等。在應用科學中，對應于社會學的有政治學、公民學、經濟學等；對應于心理學的有邏輯學、教育學等；對應于生物學的有優生學、醫學、林學等；對應于物理學的有航海學、工程學、建筑學等；對應于化學的有農學、冶金學、采礦學等。奧斯特瓦爾德汲取了孔德的等級制度的分類思想，以最普遍的概念創建科學的分類體系——形式科學、物理科學、生物科學。形式科學論及屬于所有經驗的特征，它的主要概念是序，它包括邏輯或流形的科學、數學或量的科學、幾何學或空間的科學、運動學或運動的科學。物理科學的主要概念是能（energy），它包括力學、物理學、化學。生物科學的主要概念是生命，它包括生理學、心理學、社會學。這里的生理學應該理解為處理非心理現象的整個科學，涵蓋植物學、動物學以及植物、動物和人的生理學；心理學是心理現象的科學，它不限于人，盡管有許多理由要求它的占優勢的部分針對人。奧斯特瓦爾德表明，在他的分類中是就純粹科學而言的，沒有把應用科學計算在內。
稍后的邏輯經驗論在關注科學統一的同時，也涉及到科學分類問題。該學派的代表人物之一的卡爾納普在最廣泛的意義上使用“科學”一詞，包括所有的理論知識，不管它在自然科學領域，還是在社會科學或所謂的人文學科領域，不管它是借助特殊的科學程序發現的知識，還是基于日常生活中的常識的知識。我們首先必須在形式科學和經驗科學之間做出區分。
形式科學由邏輯和數學確立的分析陳述構成，經驗科學是由在事實知識的不同領域確立的綜合陳述構成。
這種分類的特色在于，首次明確地從科學語言和語言哲學的角度出發區分科學。
在其后的整個20世紀，科學分類一直受到各國學者的關注和研究。蘇聯的凱德洛夫等人依據自然界的客體層次無機界-有機界-人，認為其對應的科學學科是物理學、化學及其他，生物學，心理學；人的社會和思維對應的是社會科學和哲學科學。數學是單列的。數學和自然科學的各個學科都各有自己對應的技術應用科學或技術科學。中國的于光遠把現代科學分為兩大類，即分別研究自然界和社會的運動規律的自然科學和社會科學，二者之間還有邊緣學科領域。數學是研究整個世界的量的關系的科學，哲學則是自然科學和社會科學的概括和總結。錢學森認為，客觀世界除了自然、社會之外，還有第三個領域即思維領域，因此他把現代科學分為自然科學、社會科學和思維科學。同時，從這三個領域向上，通過自然辯證法、歷史唯物論和辯證認識論的橋梁，和哲學相聯系；向下則與技術科學、工程科學相聯系；數學則貫穿各個學科部門。日本的綱島定治提出，自然科學可以按照研究對象分為物質科學、生物科學、心理科學。這三者又可以細分為三個范疇：個性記述為主的階段、一般性的升級階段、適用第二階段的發生理論；比如，實驗物理學（力學、聲學、熱力學、光學、電磁學），理論物理學，分子、原子、電子理論這三者分別與之對應；其他學科也是如此劃分的。美國的科恩按照一般約定，指出自然科學包括物理科學和生物科學、化學、地球科學、氣象學，有時還有數學。社會科學一般地被理解為包括人類學、考古學、經濟學、歷史、政治科學、心理學和社會學。傳統上存在第三群人文學科，它包括像哲學、文學研究、語言研究，有時還有歷史這樣的學科。科學或自然科學的范疇常常被推廣到包括一些常規認為是社會科學或人文學科一部分的某些學科，除（體質）人類學和（實驗）心理學以外，還可以包括像語言學、考古學和經濟學這樣可以變化的領域。有時，地理學被認為是社會科學，有時被認為是自然科學。最近，一些（并非一切）傳統的社會科學被放在“行為”科學的大傘之下。
在現時代，科學的指數式發展引起知識的極度膨脹，造成學科的極度分化，同時也催生了一大批交叉學科或邊緣學科的誕生。據說，在德國大學的科研目錄中列有四千多個研究領域。中國教育部學科分類（國標-92）也列舉了文、理、工、農、醫、軍事六大部類的57個一級學科和三千多個專業的分類目錄。1989年出版的一本《英漢學科詞典》，收集的社會科學、自然科學和技術科學的學科名稱更多達三萬有余。學科的這種通過分化和交叉而增生的趨勢方興未艾。在這種情勢下，學者競相推出自己的分類方案，從二元分類到五元分類一應俱全——當然也有超過五元的。
邦格持二元分類的觀點。他說，在各種科學之間，第一個最顯著的差異是形式科學和事實科學之間的差異，即處理觀念的科學和事實的科學。邏輯和數學是形式科學：它們不涉及實在的事物，因此不能用來使我們處理實在（即經驗），為的是使我們的公式確鑿有效。物理學和心理學處于事實科學之中：它們涉及設想在世界中發生的事實，因此必須訴諸經驗，以便檢驗它們的公式。自然科學包括物理學、化學、生物學、個人心理學等。此外，還有文化科學，其中有社會心理學、社會學、經濟學、政治科學、物質史、思想史等。
三元分類也許是比較多的一種分類法。例如凱伯格堅持，從學術上可以區分出形式學科、經驗學科和詮釋學科。數學是形式學科，生物學和心理學是經驗學科，文學是詮釋學科。顯而易見，每一個實際的學科都體現出所有三個類型的方面：數學中的許多東西最終與關于世界的事實有聯系；生物學偶爾涉及形式結構，心理學包含詮釋；文學批評處理詩的形式結構和有關產生它的社會事實。在這個框架中，哲學本質上是像數學一樣的形式學科，詮釋的進路更多地屬于歷史。我們原來涉及的科學像生物學和物理學一樣，主要是經驗學科。我們的形式關注與科學知識和科學理論的結構有關。我們也能夠注意到科學和哲學的詮釋方面，科學理論是在某些環境中并針對某種哲學思想背景出現的。理解科學史中的一個惟一事件，與分析在新近出現的理論和被說成用以支持它的實驗資料之間得到的形式關系，是截然不同的事情。
四元分類除了前面介紹過的柯爾律治等人的區分以外，也有把科學分為形式的-運算的科學、自然科學、人類科學-文化科學。
N.麥克斯韋的五元分類（或六元分類）是這樣的：數學、統計學和邏輯關注改善形式的、先驗的或分析的知識。物理科學關注關于物理宇宙各個方面的知識。生物科學關注改善關于生命的知識。社會科學和人文學科關注改善關于人的生活的各種社會方面和文化方面的的知識。技術科學關注改善關于為實現各種有價值的、實際的社會目標所需要的知識。按照知識哲學的普遍一致的意見，經驗科學能夠被安排為粗糙的等級制類型。在底部，在一切的最基本的層次上，我們有理論物理學，與之密切相關的是宇宙學。向上，我們有理論上不很基本的物理學部分，例如固體物理學和物理化學；再高一點，我們有無機化學的整體，并排化學天文學、天體物理學和地球科學（物理學和化學的特殊化的應用）。再向上，我們有生物科學以及有機化學、分子生物學、生物物理學和生物化學做基底，中途有諸如動物學、植物學、解剖學、神經病學、遺傳學這樣的科學，頂端是生態學和動物行為研究。更高一些，我們有社會科學、人類學、社會學、心理學、語言學、經濟學、政治科學和歷史學。按照一種觀點即還原論，我們應該把所有這些科學還原——至少在原則上——為理論物理學。按照競爭的觀點即反還原論，這或者是不可能實現的目標，或者是不需要的目標。但是，二者都同意，經驗科學能夠依照等級制組織。更一般地，某種類似的等級制能夠在邏輯和數學的學科中察覺到。在基礎是邏輯，稍向上有集合論。其余的幾乎整個數學分支都能夠被詮釋為或多或少特殊的集合論的應用。
在這里，有必要專門介紹一下技術科學。這不僅由于我們先前很少涉及，更因為技術科學在當今社會所起的作用實在太大了——它可以迅速地變成生產力，在改造世界中發揮著舉足輕重的作用。伊利英和卡林金指明，技術科學是改變實在取向的研究和活動，任務之間的差別產生不同的技術和技術知識。前科學時代的技術知識是實踐活動的經驗知識，技術知識的科學形式的進化與向機器生產的轉化有關。物質生產和技能的發展要求生產任務基于科學的工程來解決，要求技術設備的數學計算，技術不再能夠僅僅在常識、才智敏銳、經驗的基礎上發展了。這就是為什么技術科學的誕生和形成是由兩個相反指向的過程決定的：一方面使用自然科學的定律、理論和發生在它們之中的技術對象和過程的研究的獨立資料決定，也由科學認知方法的積極應用決定；另一方面由獨立的觀察和技術與生產的事實的概括決定。自然科學應用于生產的技術問題，產生了不能還原為基礎理論知識和技術常識的知識。軍事科學的開端近似地落入15世紀中期和1870年代之間的時期，這個時期的特點是用科學知識解決工業生產任務，而不是一般的實際問題。在這個時期的第一階段（15世紀后半葉到18世紀初期），技術知識還沒有獲得理論水平，因為在自然科學中充分形成的理論還不存在。這個階段以在實驗方法的基礎上應用科學的形成為標志。在18世紀初和19世紀末的時期，對于與物理學、化學和力學相關的技術科學的形成來說，是決定性的時期?；镜淖匀豢茖W理論的出現和充分發展的技術實踐，為把技術知識提高到理論水平創造了必要的條件。但是，新技術科學的進化的機制和形式在技術知識發展的“經典”時期（19世紀末至20世紀中期）已經開始有意義的變化。在這個階段，技術科學還是通過從基礎自然科學導出而出現的模式繼續存在。導出是工程技術實踐和自然科學理論的綜合，電氣工程和無線電工程就是從電動力學導出的。在這個時期，技術科學的開端的新形式已經出現——通過從已經現存的作為基本科學起作用的技術科學導出，比如無線電定位就是從無線電工程導出的。應該注意，此時的技術科學已經在它自己的題材、理論原理和特殊的理想對象方面是科學知識的充分形成的領域。在1920年代至1940年代，技術知識的數學化穩定地得以發展。在1960年代，技術知識變成認識論認真分析的對象。因此，20世紀中期能夠被視為技術科學發展的非經典階段的開端。經典的技術知識與非經典的技術知識之間的差異除了理論的結構、出現和形成的機制不同外，還在于后者是交叉學科的。技術科學的理論具有建設性的功能，卻不包含新的邏輯關聯，這樣的理論不說明和預言，只是產生工程對象。
從以上的形形的科學分類不難看出，學者進行分類的依據或基準各有千秋。有人認為，科學分類所依據的原則有客觀原則（物質運動形式的客觀區別）、發展原則（物質運動形式從簡單到復雜、從低級到高級的發展序列）、層次原則（從一般到特殊的科學知識層次結構序列）、實踐原則（新方法和新工具的出現會造成新學科的誕生）。有人指出，科學分類研究進入到結構分析和動態分析的階段。學者設計了各種模式模擬科學體系的結構，如塔模式、樹模式、網模式等。同時，科學分類的動力學研究也方興未艾，學者用液體沉淀模型、氣體流動模型、球體膨脹模型來模擬科學體系的運動和變化。其實，馬赫早就強調，在科學研究中，不同的透視都是可能的。從這些不同的觀點得到的結果能夠產生不同的學科，它們具有相對的自主性。不過，一般而言，科學分類的基準不外乎三種：客觀的基準、主觀的基準、綜合的基準。客觀的基準包括研究的對象、種類和范圍，事物的本質，物質的層次，自然的秩序，探索的方法等；主觀的基準包括心智官能、精神能力、哲學理念、描述語言、抽象的形式等；綜合的基準在奧斯特瓦爾德的以序、能、生命的概念作為分類的依據中最具有代表性。
不用說，這三種基準的劃分是僅就主要傾向而言的，只具有相對的意義。誠如奧斯特瓦爾德所言：這些分類不是依照所謂的事物的“本質”，而僅僅從屬于為了比較容易和比較成功地把握科學問題而做出的純粹實際的安排。這是因為，“缺乏完備的和精確的邊界是所有自然事物的普遍特征，而科學是自然事物。例如，如果我們力圖在物理學和化學之間進行鮮明的區分，那么我們便會遇到相同的困難。在生物學中情況也是這樣，倘若我們超出懷疑的陰影力圖在動物王國和植物王國之間建立分界線的話?！痹诒疚慕Y束時，我們不怕貽笑大方，愿意綜合各家之長，主要依據科學研究的對象和方法，托出自己的簡略的分類方案：
廣義的科學可以分為形式科學、自然科學、技術科學、社會科學、人文學科。形式科學以符號概念為主要研究對象，多用分析、推理、論證的方法，其目的在于構造形式的、先驗的思想體系或理論結構。自然科學以自然界為主要研究對象，多用實證、理性、臻美的方法，其目的在于揭示自然的奧秘，獲取自然的真知。技術科學以人工實在為主要研究對象，多用設計、試錯等方法，其目的在于創制出新的流程、工藝或制品，它在很大程度上是自然科學在技術上的實際應用或應用科學的技術化而形成的系統的知識。社會科學以社會領域為主要研究對象，多用調查、統計、歸納等方法，其目的在于把握社會規律，解決社會問題，促進社會進步。人文學科以人作為研究對象，多用實地考察、詮釋、內省、移情、啟示等方法，其目的在于認識人、人的本性和人生的意義，提升人的精神素質和思想境界。
參考文獻
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